PIC
PIC到底有什么優勢?也許你也會有這樣的疑問,所以我在這里略談幾點自己的看法。
1)PIC最大的特點是不搞單純的功能堆積,而是從實際出發,重視產品的性能與價格比,靠發展多種型號來滿足不同層次的應用要求。就實際而言,不同的應用對單片機功能和資源的需求也是不同的。比如,一個摩托車的點火器需要一個I/O較少、RAM及程序存儲空間不大、可靠性較高的小型單片機,若采用40腳且功能強大的單片機,投資大不說,使用起來也不方便。PIC系列從低到高有幾十個型號,可以滿足各種需要。其中,PIC12C508單片機僅有8個引腳,是世界上最小的單片機。
該型號有512字節ROM、25字節RAM、一個8位定時器、一根輸入線、5根I/O線,市面售價在3-6元人人民幣。這樣一款單片機在象摩托車點火器這樣的應用無疑是非常適合。PIC的高檔型號,如PIC16C74(尚不是最高檔型號)有40個引腳,其內部資源為ROM共4K、192字節RAM、8路A/D、3個8位定時器、2個CCP模塊、三個串行口、1個并行口、11個中斷源、33個I/O腳。這樣一個型號可以和其它品牌的高檔型號媲美。
2)精簡指令使其執行效率大為提高。PIC系列8位CMOS單片機具有獨特的RISC結構,數據總線和指令總線分離的哈佛總線(Harvard)結構,使指令具有單字長的特性,且允許指令碼的位數可多于8位的數據位數,這與傳統的采用CISC結構的8位單片機相比,可以達到2:1的代碼壓縮,速度提高4倍。
3)產品上市零等待(Zerotimetomarket)。采用PIC的低價OTP型芯片,可使單片機在其應用程序開發完成后立刻使該產品上市。
4)PIC有優越開發環境。OTP單片機開發系統的實時性是一個重要的指標,象普通51單片機的開發系統大都采用高檔型號仿真低檔型號,其實時性不盡理想。PIC在推出一款新型號的同時推出相應的仿真芯片,所有的開發系統由專用的仿真芯片支持,實時性非常好。就我個人的經驗看,還沒有出現過仿真結果與實際運行結果不同的情況。
5)其引腳具有防瞬態能力,通過限流電阻可以接至220V交流電源,可直接與繼電器控制電路相連,無須光電耦合器隔離,給應用帶來極大方便。
6)徹底的保密性。PIC以保密熔絲來保護代碼,用戶在燒入代碼后熔斷熔絲,別人再也無法讀出,除非恢復熔絲。目前,PIC采用熔絲深埋工藝,恢復熔絲的可能性極小。
7)自帶看門狗定時器,可以用來提高程序運行的可靠性。
8)睡眠和低功耗模式。雖然PIC在這方面已不能與新型的TI-MSP430相比,但在大多數應用場合還是能滿足需要的。
MSP430
MSP430系列單片機的迅速發展和應用范圍的不斷擴大,主要取決于以下的特點。
強大的處理能力MSP430系列單片機是一個16位的單片機,采用了精簡指令集(RISC)結構,具有豐富的尋址方式(7種源操作數尋址、4種目的操作數尋址)、簡潔的27條內核指令以及大量的模擬指令;大量的寄存器以及片內數據存儲器都可參加多種運算;還有高效的查表處理指令;有較高的處理速度,在8MHz晶體驅動下指令周期為125ns。這些特點保證了可編制出高效率的源程序。
在運算速度方面,MSP430系列單片機能在8MHz晶體的驅動下,實現125ns的指令周期。16位的數據寬度、125ns的指令周期以及多功能的硬件乘法器(能實現乘加)相配合,能實現數字信號處理的某些算法(如FFT等)。
MSP430系列單片機的中斷源較多,并且可以任意嵌套,使用時靈活方便。當系統處于省電的備用狀態時,用中斷請求將它喚醒只用6us。
超低功耗MSP430單片機之所以有超低的功耗,是因為其在降低芯片的電源電壓及靈活而可控的運行時鐘方面都有其獨到之處。
首先,MSP430系列單片機的電源電壓采用的是1.8~3.6V電壓。因而可使其在1MHz的時鐘條件下運行時,芯片的電流會在200~400uA左右,時鐘關斷模式的最低功耗只有0.1uA。
其次,獨特的時鐘系統設計。在MSP430系列中有兩個不同的系統時鐘系統:基本時鐘系統和鎖頻環(FLL和FLL+)時鐘系統或DCO數字振蕩器時鐘系統。有的使用一個晶體振蕩器(32768Hz),有的使用兩個晶體振蕩器)。
由于系統時鐘系統產生CPU和各功能所需的時鐘。并且這些時鐘可以在指令的控制下,打開和關閉,從而實現對總體功耗的控制。 由于系統運行時打開的功能模塊不同,即采用不同的工作模式,芯片的功耗有著顯著的不同。在系統中共有一種活動模式(AM)和五種低功耗模式(LPM0~LPM4)。在等待方式下,耗電為0.7uA,在節電方式下,最低可達0.1uA。
系統工作穩定。上電復位后,首先由DCOCLK啟動CPU,以保證程序從正確的位置開始執行,保證晶體振蕩器有足夠的起振及穩定時間。然后軟件可設置適當的寄存器的控制位來確定最后的系統時鐘頻率。如果晶體振蕩器在用做CPU時鐘MCLK時發生故障,DCO會自動啟動,以保證系統正常工作;如果程序跑飛,可用看門狗將其復位。
ARM
1991年ARM公司成立于英國劍橋,主要出售芯片設計技術的授權。目前,采用ARM技術知識產權(IP)核的微處理器,即我們通常所說的ARM微處理器,已遍及工業控制、消費類電子產品、通信系統、網絡系統、無線系統等各類產品市場,基于ARM技術的微處理器應用約占據了32位RISC微處理器75%以上的市場份額,ARM技術正在逐步滲入到我們生活的各個方面。
ARM公司是專門從事基于RISC技術芯片設計開發的公司,作為知識產權供應商,本身不直接從事芯片生產,靠轉讓設計許可由合作公司生產各具特色的芯片,世界各大半導體生產商從ARM公司購買其設計的ARM微處理器核,根據各自不同的應用領域,加入適當的外圍電路,從而形成自己的ARM微處理器芯片進入市場。目前,全世界有幾十家大的半導體公司都使用ARM公司的授權,因此既使得ARM技術獲得更多的第三方工具、制造、軟件的支持,又使整個系統成本降低,使產品更容易進入市場被消費者所接受,更具有競爭力。
ARM處理器的三大特點是:耗電少功能強、16位/32位雙指令集和眾多合作伙伴。
1、體積小、低功耗、低成本、高性能;
2、支持Thumb(16位)/ARM(32位)雙指令集,能很好的兼容8位/16位器件;
3、大量使用寄存器,指令執行速度更快;
4、大多數數據操作都在寄存器中完成;
5、尋址方式靈活簡單,執行效率高;
6、指令長度固定。
ARM商品模式的強大之處在于它在世界范圍有超過100個的合作伙伴(Partners)。ARM是設計公司,本身不生產芯片。采用轉讓許可證制度,由合作伙伴生產芯片。
ARM不是單片機,準確來講ARM是一種處理器的IP 核。英國ARM公司開發出處理器結構后向其他芯片廠商授權制造,芯片廠商可以根據自己的需要進行結構與功能的調整,因此實際中使用的ARM處理器有很多種類,主要有三星、飛利浦、ATMEL、INTEL制造的幾大類,功能與使用上均不相同。ARM處理器核還可以嵌入其他專用芯片中作為中央處理單元使用,例如飛利浦的MP3解碼芯片就是采用ARM7核心的。ARM系列處理器很少集成片上硬件資源,更接近今天的處理器范疇,基本不被認為是單片機。
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